『本设计是有关车辆的改良,尤其涉及到车辆发生碰撞时的能量传递途径被截断的设计,并利用空气来吸能和缓冲,以达至『软着陆』的境界,能更有效保护车上人员的安全,并将车辆的损坏程度降至最低,创造人、车均安的双赢局面,以新思维、新方法、新技术,改变及取代百年来惯用的『以硬碰撞』的刚性直接碰撞的硬着陆吸能方法』。希望能保护车上更多宝贵的生命』。
车辆商业化已逾百年,车辆的安全,主要体现在发生碰撞时吸收撞击能量的能力,众所皆知,吸能越强,车上的人员就越安全。
现时车辆的设计,都将车头及车尾的保险杆,与车身及车架固定连接成为一体,但当发生碰撞时,撞击的能量,就会依附着固定连接的车身及车架,将能量传递至整辆汽车上,虽然在车身上设有前、后的『溃缩区』,及在某些位置装设有『吸能盒』,而溃缩区所使用的材料又是较易变形损毁的,但材料毕竟都是用金属所制成,本身亦有一定的刚性及强度,所赖以变形及损毁,来吸收撞击能量的面积及深度亦有所限,故在吸能的范围内,力度也不足够,而吸能盒因碍于其本身的体积细小,能变形损毁的幅度及深度都是有限,所能有效吸收到的能量亦是少量,而剩余的能量就会依附着固定连接的车身传递,用车身的再度损坏变形来继续吸收余下的能量,直至能量吸收完毕为止,这种『以硬碰硬』的刚性直接碰撞的传统吸能方法,多会造成人、车俱损的局面,对车上人员的安全,构成极大的威胁。
溃缩区装置的确能起到减少冲击力的作用,但却还是『以硬碰硬』的刚性直接碰撞,其所付出的有形代价就是车辆的严重损毁,而其无形的代价更是车上人员的安全受到严重的威胁。
本设计重点是:
在车头及车尾的保险杆,是没有与车体车身固定连接的,是处于一个『断桥』的独立吸能装置,与车架滑动连接,及可前后移动,碰撞时的能量,就由独立的断桥装置传递至吸能室,令到撞击能量再无法依附着车身车架传递至整辆汽车了,其目的是切断撞击能量,依附着车体车身作传递的途径,而将能量由保险杆传递至弹簧及吸能室,用柔性的空气吸收和缓冲撞击的能量,进一步减低车辆的损坏程度,并提升车上人员的安全。
(木材是天然的有机复合材料,由有纤维素纤维(抗拉性很强)和木质素的基质(抗压性强)所组成,而木质本身也是属软性,这样的合成,却有良好的吸收能量的功能,而木材的材质具有重量轻、强重比高、木身软、弹性好、耐冲击的特性,如火车以前的路轨,都是用木材(枕木)来承载着铁轨,当火车经过时,所产生的震动能量,都会被枕木所吸收,又日本是一个地震较多的国家,其很多的房屋都是用木材来建造,当地震时,虽然整间房屋都会摇摆,但却不会倒塌,主要原因就是地震的能量都被房屋的木材所吸收及缓冲了,还有中国很多大型的古建筑,都是用木材建造的,虽经历数百年甚至千年的风吹及震动,至今还在坚韧屹立中,这样的实际事例,多不胜数)。
『越坚硬的材质,能量传递效果越好』。因车辆都是用材质坚硬的金属所制造,所以发生碰撞时的撞击能量,就会依附着坚硬的金属,将撞击能量快速地传遍整辆汽车上,所以本设计,也会利用到木材上述的优点,以加强撞击能量的缓冲和吸收。
本整体设计如下:
金属保险杆(取其金属的强度和刚性)设置在车辆的前方及后方位置,并与车架活动连接及可前后移动,木板将保险杆的前后端面包裹着(避免碰撞时以硬碰硬的刚性直接碰撞),在保险杆的内端面木板上,固定连接有导杆,导杆的后端连接有木板,木板伸入吸能室内,并顶触着里面排列的空气皮球(下称:皮球),吸能室内固定有复位弹簧,吸能室固定在车架上,若车尾的保险杆装置的位置恰当,那前、后的保险杆均可共享吸能室内的皮球,节省空间及成本,而木板、弹簧及皮球都是最普通的物品,价格低廉,不需保养,又可重复使用,亦不会污染环境。
(因空气本身具有最佳的柔性缓冲功能,而每只皮球都充了适当空气,如同消防员救火时,会在楼下放置充了空气的空气垫(囊),给紧急时楼上的人员跳下来逃生之用,所以本设计如同汽车碰撞到『空气墙』般的柔软,这是一种『以柔克刚』的软着陆吸能缓冲的最佳减震方式,另外,还有一点重要的因素,就是皮球和弹簧,都是弹性系数很高的物品(即有韧性),这样『柔软』的变形,才能更有效地增加缓冲时间和缓冲面积,从而降低冲击力对乘客的危害,能为人、车提供更高层次的安全保障标准)。
若相碰撞的两车,只有一辆装置有本设计的装置,没有装置的那辆车也会获得减轻损失,如相碰撞的两车,均已有本设计的装置,那效果更是『1+1>2』。
本设计操作如下:
当车头的保险杆发生碰撞时,撞击力量将保险杆向车后方向推移,并带同导杆的后端木板将吸能室内的皮球向室内压缩,(吸能室内的弹簧也同时被压缩)使众多的皮球瞬间形成一道『空气墙』,如同汽车碰撞到空气垫般的柔软,而弹簧的作用,除了为保险杆的复位提供动力外,并会在发生碰撞时吸收碰撞的能量。因弹簧亦具有最佳的吸震缓冲功能,当碰撞的冲击力传到弹簧时,弹簧受压力,会产生变形并吸收冲击力的能量转换为弹簧的位能(势能),从而缓和了碰撞所产生的冲击力对车身的影响,但是,弹簧本身不消耗能量,储蓄了位能的弹簧将恢复原来的形状,而位能重新变为动能,为保险杆的复位提供了动力。
因木板顶触着吸能室内的皮球,更增强了弹簧的柔性度,使皮球与弹簧的变形而延长了碰撞时间,能更有效减低车辆的损坏程度及保护车上人员的安全。
吸能设计的作用就是延长碰撞时间,从而降低车厢内人员所承受的力,车辆设计的『溃缩区』和『吸能盒』,亦是为延长碰撞的时间,但是碰撞时所产生的撞击力,却会将该二个区域的设施损毁,完全以车辆的损坏来吸收撞击的能量,这种『以硬碰硬』的刚性直接硬碰的吸能后果,车辆的损坏程度当然较严重,维修成本巨大,更对乘客的安全构成极严重的威胁。
而本设计的吸能方法,是以柔性的方式,利用皮球及弹簧的软性变形压缩(等同溃缩区和吸能盒在碰撞中的的变形损毁)来吸收撞击能量,并延长碰撞时间,从而降低人所承受的力,但是皮球及弹簧在碰撞中只是压缩及变形,而没有将车辆破坏,这种以柔克刚的柔性吸能方法,就是『软着陆』,如同汽车碰撞到空气垫般,能令车辆的损坏程度降至更低,当然车上人员的安全也能得到更佳的有效保障。
当碰撞完毕后,车头保险杆移离障碍物后,弹簧的压迫力消失,位能重新变为动能,为保险杆的自动复位提供了动力。
凡事不怕一万,就怕万一,为增强车上人员的安全,应将车辆升级,以加强其自身的保护能力,以备不时之需,有备才会无患。
总结有关本设计的新技术与现有旧技术的比较:
(新技术):本设计装置成本低廉,不需保养,可重复使用。
当保险杆受到碰撞时,能量就已经即时碰撞到由皮球所筑成的『空气墙』里,而空气墙形成了『以柔克刚』的『软着陆』,使车辆的损坏程度降至最低,车上人员安全更有保障。
因「意外」是不可准确預测到的,故「安全」亦非「绝对」的,没有「最好」,只有「更好」,所以「安全」只能建基于危机的发生前,才能获得「更好」的安全保障。
(旧技术):当保险杆发生碰撞时,能量就已即时依附着车身,作为传递的途径,将碰撞能量传遍至整辆汽车上,因是,『以硬碰硬』的刚性直接撞击,会产生巨大的撞击能量,此时的车辆只能依赖自身的损毁作为吸能的工具与代价,故令到车辆损毁严重,修理费用巨大,时间亦较长,而车上人员的安全,更受到极大的威胁。
『本设计是有关车辆的改良,尤其涉及到车辆发生碰撞时的能量传递途径被截断的设计,并利用空气来吸能和缓冲,以达至『软着陆』的境界,能更有效保护车上人员的安全,并将车辆的损坏程度降至最低,创造人、车均安的双赢局面,以新思维、新方法、新技术,改变及取代百年来惯用的『以硬碰撞』的刚性直接碰撞的硬着陆吸能方法』。希望能保护车上更多宝贵的生命』。
车辆商业化已逾百年,车辆的安全,主要体现在发生碰撞时吸收撞击能量的能力,众所皆知,吸能越强,车上的人员就越安全。
现时车辆的设计,都将车头及车尾的保险杆,与车身及车架固定连接成为一体,但当发生碰撞时,撞击的能量,就会依附着固定连接的车身及车架,将能量传递至整辆汽车上,虽然在车身上设有前、后的『溃缩区』,及在某些位置装设有『吸能盒』,而溃缩区所使用的材料又是较易变形损毁的,但材料毕竟都是用金属所制成,本身亦有一定的刚性及强度,所赖以变形及损毁,来吸收撞击能量的面积及深度亦有所限,故在吸能的范围内,力度也不足够,而吸能盒因碍于其本身的体积细小,能变形损毁的幅度及深度都是有限,所能有效吸收到的能量亦是少量,而剩余的能量就会依附着固定连接的车身传递,用车身的再度损坏变形来继续吸收余下的能量,直至能量吸收完毕为止,这种『以硬碰硬』的刚性直接碰撞的传统吸能方法,多会造成人、车俱损的局面,对车上人员的安全,构成极大的威胁。
溃缩区装置的确能起到减少冲击力的作用,但却还是『以硬碰硬』的刚性直接碰撞,其所付出的有形代价就是车辆的严重损毁,而其无形的代价更是车上人员的安全受到严重的威胁。
本设计重点是:
在车头及车尾的保险杆,是没有与车体车身固定连接的,是处于一个『断桥』的独立吸能装置,与车架滑动连接,及可前后移动,碰撞时的能量,就由独立的断桥装置传递至吸能室,令到撞击能量再无法依附着车身车架传递至整辆汽车了,其目的是切断撞击能量,依附着车体车身作传递的途径,而将能量由保险杆传递至弹簧及吸能室,用柔性的空气吸收和缓冲撞击的能量,进一步减低车辆的损坏程度,并提升车上人员的安全。
(木材是天然的有机复合材料,由有纤维素纤维(抗拉性很强)和木质素的基质(抗压性强)所组成,而木质本身也是属软性,这样的合成,却有良好的吸收能量的功能,而木材的材质具有重量轻、强重比高、木身软、弹性好、耐冲击的特性,如火车以前的路轨,都是用木材(枕木)来承载着铁轨,当火车经过时,所产生的震动能量,都会被枕木所吸收,又日本是一个地震较多的国家,其很多的房屋都是用木材来建造,当地震时,虽然整间房屋都会摇摆,但却不会倒塌,主要原因就是地震的能量都被房屋的木材所吸收及缓冲了,还有中国很多大型的古建筑,都是用木材建造的,虽经历数百年甚至千年的风吹及震动,至今还在坚韧屹立中,这样的实际事例,多不胜数)。
『越坚硬的材质,能量传递效果越好』。因车辆都是用材质坚硬的金属所制造,所以发生碰撞时的撞击能量,就会依附着坚硬的金属,将撞击能量快速地传遍整辆汽车上,所以本设计,也会利用到木材上述的优点,以加强撞击能量的缓冲和吸收。
本整体设计如下:
金属保险杆(取其金属的强度和刚性)设置在车辆的前方及后方位置,并与车架活动连接及可前后移动,木板将保险杆的前后端面包裹着(避免碰撞时以硬碰硬的刚性直接碰撞),在保险杆的内端面木板上,固定连接有导杆,导杆的后端连接有木板,木板伸入吸能室内,并顶触着里面排列的空气皮球(下称:皮球),吸能室内固定有复位弹簧,吸能室固定在车架上,若车尾的保险杆装置的位置恰当,那前、后的保险杆均可共享吸能室内的皮球,节省空间及成本,而木板、弹簧及皮球都是最普通的物品,价格低廉,不需保养,又可重复使用,亦不会污染环境。
(因空气本身具有最佳的柔性缓冲功能,而每只皮球都充了适当空气,如同消防员救火时,会在楼下放置充了空气的空气垫(囊),给紧急时楼上的人员跳下来逃生之用,所以本设计如同汽车碰撞到『空气墙』般的柔软,这是一种『以柔克刚』的软着陆吸能缓冲的最佳减震方式,另外,还有一点重要的因素,就是皮球和弹簧,都是弹性系数很高的物品(即有韧性),这样『柔软』的变形,才能更有效地增加缓冲时间和缓冲面积,从而降低冲击力对乘客的危害,能为人、车提供更高层次的安全保障标准)。
若相碰撞的两车,只有一辆装置有本设计的装置,没有装置的那辆车也会获得减轻损失,如相碰撞的两车,均已有本设计的装置,那效果更是『1+1>2』。
本设计操作如下:
当车头的保险杆发生碰撞时,撞击力量将保险杆向车后方向推移,并带同导杆的后端木板将吸能室内的皮球向室内压缩,(吸能室内的弹簧也同时被压缩)使众多的皮球瞬间形成一道『空气墙』,如同汽车碰撞到空气垫般的柔软,而弹簧的作用,除了为保险杆的复位提供动力外,并会在发生碰撞时吸收碰撞的能量。因弹簧亦具有最佳的吸震缓冲功能,当碰撞的冲击力传到弹簧时,弹簧受压力,会产生变形并吸收冲击力的能量转换为弹簧的位能(势能),从而缓和了碰撞所产生的冲击力对车身的影响,但是,弹簧本身不消耗能量,储蓄了位能的弹簧将恢复原来的形状,而位能重新变为动能,为保险杆的复位提供了动力。
因木板顶触着吸能室内的皮球,更增强了弹簧的柔性度,使皮球与弹簧的变形而延长了碰撞时间,能更有效减低车辆的损坏程度及保护车上人员的安全。
吸能设计的作用就是延长碰撞时间,从而降低车厢内人员所承受的力,车辆设计的『溃缩区』和『吸能盒』,亦是为延长碰撞的时间,但是碰撞时所产生的撞击力,却会将该二个区域的设施损毁,完全以车辆的损坏来吸收撞击的能量,这种『以硬碰硬』的刚性直接硬碰的吸能后果,车辆的损坏程度当然较严重,维修成本巨大,更对乘客的安全构成极严重的威胁。
而本设计的吸能方法,是以柔性的方式,利用皮球及弹簧的软性变形压缩(等同溃缩区和吸能盒在碰撞中的的变形损毁)来吸收撞击能量,并延长碰撞时间,从而降低人所承受的力,但是皮球及弹簧在碰撞中只是压缩及变形,而没有将车辆破坏,这种以柔克刚的柔性吸能方法,就是『软着陆』,如同汽车碰撞到空气垫般,能令车辆的损坏程度降至更低,当然车上人员的安全也能得到更佳的有效保障。
当碰撞完毕后,车头保险杆移离障碍物后,弹簧的压迫力消失,位能重新变为动能,为保险杆的自动复位提供了动力。
凡事不怕一万,就怕万一,为增强车上人员的安全,应将车辆升级,以加强其自身的保护能力,以备不时之需,有备才会无患。
总结有关本设计的新技术与现有旧技术的比较:
(新技术):本设计装置成本低廉,不需保养,可重复使用。
当保险杆受到碰撞时,能量就已经即时碰撞到由皮球所筑成的『空气墙』里,而空气墙形成了『以柔克刚』的『软着陆』,使车辆的损坏程度降至最低,车上人员安全更有保障。
因「意外」是不可准确預测到的,故「安全」亦非「绝对」的,没有「最好」,只有「更好」,所以「安全」只能建基于危机的发生前,才能获得「更好」的安全保障。
(旧技术):当保险杆发生碰撞时,能量就已即时依附着车身,作为传递的途径,将碰撞能量传遍至整辆汽车上,因是,『以硬碰硬』的刚性直接撞击,会产生巨大的撞击能量,此时的车辆只能依赖自身的损毁作为吸能的工具与代价,故令到车辆损毁严重,修理费用巨大,时间亦较长,而车上人员的安全,更受到极大的威胁。
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